CAESAR II

Usando Todo el Potencial en las Combinaciones de Casos delas Combinaciones de Casos de

Carga

Antecedentes

CAESAR II recomienda un conjunto de casos de carga bá i áli ibáscia para análisis.

Un usuario puede editar y agregar nuevas condiciones a estos casos de cargaestos casos de carga.

Los casos de carga pueden modificarse para obtener cálculos de esfuerzo específicos y una respuesta más p y pgeneral de la estructura (ejemplo: cargas en equipos y soportes y desplazamientos de tuberías).

Esta presentación no es una introducción a los casos de carga básica sino una revisión del potencial encontrado en la herramienta para casos con carga estáticaen la herramienta para casos con carga estática.

Combinaciones de Carga

Las combinaciones de carga y su control son g yaccesadas a través del menú principal:

O a través de los datos de Tuberías:

Combinaciones de Carga

Dos pestañas serán revisadas en esta sesión: Editor de casos de carga:

Opciones de casos de carga: Opciones de casos de carga:

Combinaciones de Carga

Editor de Casos de Carga:g Resaltar los “casos de carga recomendados” Tratamiento de respuesta no lineal (restricciones) Construcción de listas de casos de carga típicos Especificación de ciclos de carga (evaluación de fatiga)

Combinaciones de Cargas

Opciones de Casos de Carga:p g Antecedentes generales Métodos de combinación Manipulando los efectos de la fricción Uso de módulos calientes para cargas de equipos

El Editor de Casos de Carga

¿Son Adecuados los “Casos de Carga Recomedados”?Carga Recomedados ?

CAESAR II: Los casos recomendados satisfacen los cálculos de estrés en situaciones normales y extremas.

L ódi B31 3 ti i Los casos que no son código B31.3 tienen su propio criterio

Situaciones especiales tienen impacto adicional Situaciones especiales tienen impacto adicional. Dimensiones de colgantes Pruebas de fugas hidrostáticasg

No crea los rangos de estrés entre los casos de operación.

No crea estados ocasionales.

Situaciones Especiales –Dimensiones de ColgantesDimensiones de Colgantes

Los casos de cargaLos casos de carga pueden verse afectados por los datos del Control de Diseño de ColgantesDiseño de Colgantes.

Situaciones Especiales –Dimensiones de Colgantes

Casos de carga adicionales son requeridos:

Dimensiones de Colgantes

g q

Situaciones Especiales –Dimensiones de Colgantes Dimensiones de Colgantes

Situaciones Especiales –Dimensiones de Colgantes Dimensiones de Colgantes

L1L2 L3

Situaciones Especiales –Prueba de Fugas HidrostáticasPrueba de Fugas Hidrostáticas

Una prueba de fugas hidrostáticas puede imponer p g p pun conjunto único de cargas estructurales en un sistema de tuberías, especialmente en un sistema de vapor.

CAESAR II aborda esta carga con un caso de di i l i ió dcarga adicional siempre que una presión de

prueba hidrostática (HP) esté definida.

Situaciones Especiales –Prueba de Fugas HidrostáticasPrueba de Fugas Hidrostáticas

Situaciones Especiales –Prueba de Fugas HidrostáticasPrueba de Fugas Hidrostáticas

Situaciones Especiales –Prueba de Fugas Hidrostáticas

También puede controlarse el peso del aislante en la

Prueba de Fugas Hidrostáticas

p pprueba hidrostática:

Rangos de Esfuerzo entre Estados de OperaciónEstados de Operación

CAESAR II creará un cálculo de rango de gexpansión entre el “ambiente” (ej.: W+P1) y cada estado de operación.

Pero eso podría no identificar los mayores rangos de stress Análisis de temperaturas por encima y por debajo de

la temperatura ambiente El estado de las válvulas puede alterar los valores de El estado de las válvulas puede alterar los valores de

esfuerzoUna medición sobre la pierna

caliente y otra sobre la pierna a Ambienteca e e y o a sob e a p e a atemperatura ambiente, pueden

hacer fallar la Tee.

T1 T2

Caliente

Rangos de Esfuerzo entre Estados de Operación

Casos recomendados: Casos ajustados:

Estados de Operación

Casos recomendados: L1: W+P1+T1 (OPE) L2: W+P1+T2 (OPE)

Casos ajustados: L1: W+P1+T1 (OPE) L2: W+P1+T2 (OPE)

L3: W+P1 (SUS) L4: L1-L3 (EXP)

L3: W+P1 (SUS) L4: L1-L3 (EXP)

L5: L2-L3 (EXP) L5: L2-L3 (EXP) L6: L1-L2 (EXP)

U di ió b l

Caliente

Ambiente

Una medición sobre la pierna caliente y otra

sobre la pierna a temperatura ambiente,

T1 T2

p ,pueden hacer fallar la Tee.

Revisión de Respuesta No Lineal (Restricciones)(Restricciones)

Esfuerzo sostenido Operación - esfuerzo = Carga basada en fuerza

Esfuerzo ocasional Operando con ocasional - Operación = Ocasional

Layout

El esfuerzo ocasional puede ser modelado Ejemplo No lineal

paislándolo en sistemas lineales o en sistemas que siguen siendo lineales.

XZ

Aquí está el punto de partida del modelado del sistema, diferencia equivalente.

Independiente, +X WindEjemplo No lineal

L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L2: W+P1 (SUS)L3: WIND1 (OCC)L4: L1-L2 (EXP)L5: L2+L3 (OCC)

XZ L3

Independiente, -X WindEjemplo No lineal

L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: -WIND1 (OCC)L3: -WIND1 (OCC)L4: L1-L2 (EXP)L5: L2+L3 (OCC)

XZ L3

Pero esta posición, basada en un caso de sólo una carga de viento, ignora la verdadera “ i ió d tid ” l i ió d ió“posición de partida” – la posición de operación.

Posición de OperaciónEjemplo No lineal

L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)

L1

L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)L4: W+T1+P1-WIND1 (OPE)L5: L3-L1 (OCC)L6: L4-L1 (OCC)

XZ

L7: L1-L2 (EXP)L8: L2+L5 (OCC)L9: L2+L6 (OCC)

Cargas Operativas y +X WindEjemplo No lineal

L1: W+T1+P1 (OPE)L5 L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)L4: W+T1+P1-WIND1 (OPE)

L1 L3

L5: L3-L1 (OCC)L6: L4-L1 (OCC)L7: L1-L2 (EXP)L8: L2+L5 (OCC)

XZ Respuesta a la Carga de

Viento Únicamente

L8: L2 L5 (OCC)L9: L2+L6 (OCC)

En este caso puede observarse que, basados en la posición de operación, el mismo viento +X comprometerá ahora a la guía.

Cargas de Operación y -X WindEjemplo No lineal

L1 W T1 P1 (OPE)L6 L1: W+T1+P1 (OPE)L2: W+P1 (SUS)L3: W+T1+P1+WIND1 (OPE)L4: W+T1+P1-WIND1 (OPE)

L1L4

L6

( )L5: L3-L1 (OCC)L6: L4-L1 (OCC)L7: L1-L2 (EXP)L8: L2+L5 (OCC)

XZ Respuesta a la Carga de

Viento Únicamente

L8: L2+L5 (OCC)L9: L2+L6 (OCC)

Mientras el viento –X permanecerá libre.

Construyendo Listas Estándares de Casos de CargaCasos de Carga

Muchas empresas han estandarizado sus conjuntos p jde cargas.

En muchas instancias, éstos son muy completos: Sísmico, viento, explosión FPSO Fatiga

… y por lo tanto, tediosos y propensos a error.L d d i d t b j Los casos de carga pueden copiarse de un trabajo a otro.

Compartiendo Casos de Carga

Compartiendo Casos de Carga –FatigaFatiga

Compartiendo Casos de Carga –FatigaFatiga

Compartiendo Casos de Carga–SísmicoSísmico

Compartiendo Casos de Carga

A continuación, una lista compleja de cargas que uno , p j g qno querría ingresar cada vez:

Especificación de Ciclos de Carga (Evaluación de Fatiga)(Evaluación de Fatiga)

Se puede asociar un número de ciclos (N) o un p ( )factor cíclico (f) con cada estado térmico del sistema de tuberías.

Especificación de Ciclos de Carga (Evaluación de Fatiga)

Sin embargo, una aplicación correcta de N será con

(Evaluación de Fatiga)

g , plos rangos individuales analizados.

Especificación de Ciclos de Carga (Evaluación de Fatiga)

Sin embargo, una aplicación correcta de N será

(Evaluación de Fatiga)

Sin embargo, una aplicación correcta de N será con los rangos individuales analizados.

Opciones de Casos de Carga

Repaso General

A continuación revisaremos los puntos más importantes:importantes:

Métodos de Combinación

¿Cómo son usados estos términos?

Métodos de Combinación

El rango de expansión de esfuerzo es una g pcombinación algebraica de dos casos de carga.

Métodos de Combinación

Esfuerzos permanentes y ocasionales se p ycombinan de modo escalar.

Métodos de Combinación

Las cargas sísmicas (inercia y desplazamiento g ( y pde apoyo) pueden combinar componentes espaciales por suma de la raíz cuadrada de los cuadrados (SRSS).

Métodos de Combinación

Para obtener la máxima respuesta de una variedad pde casos de operación: Aquí, aparece un caso de operación con un grupo de

8 bi i í i8 combinaciones sísmicas. Sería conveniente mostrar el desplazamiento

máximo de cada nodo y la máxima restricción de á o de cada odo y a á a es cc ó decarga para todos estos casos.

Métodos de Combinación

Notar como SignMin & SignMax son usados; además no hay salida de esfuerzo para SignMinademás no hay salida de esfuerzo para SignMin.

Revisión de los Métodos de CombinaciónCombinación

Combination Method   of structural response   of stress 

Typical UseStructure Stress

Algebraic  xi  f(xi)  Traditional  Expansion rangeresponse summation Scalar  xi  i 

Sustained + occasional 

SRSS  SRSS(xi)  SRSS (i )   Spatial seismic 

summation Absolute  |xi|  i   

C ll C ll iMaximum  MAX of (|xi|), retain sign  MAX of (i) 

Collect maximum cyclic load 

Collect maximum stress 

Minimum  MIN of (|xi|), retain sign  MIN of (i)  

UsedSigned Maximum  MAX of (xi) MAX of (i) 

Used together to collect range of restraint load & pipe 

Signed Minimum  MIN of (xi)  MIN of (i) 

movement 

Manipulando Efectos de la FricciónFricción

C ál l fi i t d f i ió b ¿Cuál es el coeficiente de fricción acero-sobre-acero?

Manipulando Efectos de la Fricción

Puede limitarse el efecto de la fricción en una sola

Fricción

corrida. 10

30

60

Usando Módulos Calientes para Cargas de EquiposCargas de Equipos

Mi t l í d l l i d Mientras que la mayoría de las evaluaciones de esfuerzo se especifican usando el módulo de referencia de elasticidad (ambiente) para esfuerzoreferencia de elasticidad (ambiente) para esfuerzo de tuberías, el módulo a una dada temperatura puede ser usado para el cálculo de cargas de equipos.

Esto puede reducir significativamente la magnitud de las cargas de tensión baselas cargas de tensión base.

Usando Módulos Calientes para Cargas de EquiposCargas de Equipos

La rigidez del acero al bó di i 9% @carbón disminuye 9% @

300°C La rigidez del acero Cr-Mo La rigidez del acero Cr Mo

disminuye 23% @ 600°C

Conclusión

Existen más combinaciones de casos de carga gque las recomendadas usualmente para CAESAR ll.

Gracias por su Atención

¿Preguntas?¿ g